Esperanza de vida

La esperanza de vida o expectativa de vida es la media de la cantidad de años que vive una determinada población absoluta o total en un cierto período. Se suele dividir en masculina y femenina, y se ve influida por factores como la calidad de medicina, la higiene, las guerras, etc, si bien actualmente se suele referir únicamente a las personas que tienen una muerte no violenta.

La definición de esperanza de vida del PNUD (ONU) es la siguiente:

"Años que un recién nacido puede esperar vivir si los patrones de mortalidad por edades imperantes en el momento de su nacimiento siguieran siendo los mismos a lo largo de toda su vida".

Aunque la media mundial es de 71,4 años (en 2015), existen grandes diferencias entre las distintas zonas del planeta. En Europa y América del Norte la media es de 73 años, en Oceanía es de 71 años, en Latinoaméricaes de 70 años, en Asia es de 61 años y en África es de 55 años.

Según el informe anual de la ONU, los Estados con menor expectativa son Zambia con 37,5 años, la República Centroafricana con 39,3 años, Malaui con 39,7 años y Sierra Leona con 40,8 años.

Los de mayor expectativa son Andorra con 83,51, Japóncon 82 años, España con 81 años, la región de Hong Kong, China con 81,6 años, Islandia con 80,7 años y Suiza con 80,5 años. 

La estadística por continentes (promedio por países):

2000 - 2005	años de vida
Europa	78,4
América del Norte	77,6
Oceanía	74,0
América Latina	71,5
Asia	67,3
África	49,1

Eras	Esperanza de vida media al nacer (años)	Comentario
Paleolítico superior	33	A la edad de 15: 59 (hasta una edad de 54)3​4​
Neolítico5​	15
Edad del Bronce6​	35
Grecia Clásica7​	28
Antigua Roma7​	28
Norteamérica Precolombina8​	25-30
Califato Islámico medieval9​	20+	La longevidad media de las élites era 29–34.3 años en oriente medio10​11​ y de 19–25 en Al-Ándalus.12​
Gran Bretaña en la edad Media13​14​	30
Inicio del siglo XIX15​16​	30-40
Inicio del siglo XX15​16​	50-65	La esperanza de vida crece gracias a las reformas y la generalización de la sanidad e higiene en la sociedad en general.
Media Mundial actual17​	71,4	2015

Durante la Revolución Industrial, la esperanza de vida infantil tuvo un notable aumento. El porcentaje de niños nacidos en Londres que morían antes de los cinco años disminuyó del 74,5% en 1730-1749 al 31,8% en 1810-1829.¹⁸​

Se considera que las medidas de salud pública son responsables de la mayor parte del reciente incremento de la esperanza de vida. A lo largo del siglo XX, la longevidad media en los Estados Unidos se incrementó más de 15 años, de los cuales 5 se atribuyen a los avances en salud pública.¹⁹​

Para evaluar la calidad de estos años de vida adicionales, se han estimado las expectativas de vida saludable durante los últimos 30 años. Desde 2001, la OMS publica estadísticas llamadas Esperanza de vida saludable (HALE por sus siglas en inglés), que se definen como el número de años que una persona puede vivir con salud completa, sin contar los años vividos con alguna enfermedad o dolencia a edad avanzada. Desde 2004, Eurostat publica estadísticas anuales llamadas Healthy Life Years (HLY) basado en reportes. El gobierno estadounidense emplea cifras y estadísticas similares, como el Healthy People 2010, al elaborar sus planes

Cada vez un número mayor de países utilizan los indicadores de esperanza de vida para controlar la salud de sus poblaciones. Hay desigualdad en la esperanza de vida entre las clases sociales (pobres, media y ricos) entre los sexos(mujeres y hombres) y entre las categorías laborales, además de entre las naciones. Hay políticas posibles para reducir todo tipo de desigualdad, para lo que se precisa algo de ciencia, mucha conciencia y constante determinación

esperanza de vida

Radiobiología molecular y celular

Características de los efectos biológicos de las radiaciones ionizantes

1. Aleatoriedad: La interacción de la radiación con las células es una función de probabilidad y tiene lugar al azar. Un fotón o partícula puede alcanzar a una célula o a otra, dañarla o no y, de dañarla, puede afectarla en el núcleo o en el citoplasma.
2. Rápido depósito de energía: El depósito de energía a la célula ocurre en un tiempo muy corto, en fracciones de millonésimas de segundo.
3. No selectividad: La radiación no muestra predilección por ninguna parte o biomolécula, es decir, la interacción no es selectiva.
4. Inespecificidad lesiva: Las lesiones de las radiaciones ionizantes son siempre inespecíficas o lo que es lo mismo esas lesiones pueden ser producidas por otras causas físicas.
5. Latencia: Las alteraciones biológicas en una célula que resultan por la radiación no son inmediatas, tardan tiempo en hacerse visibles a esto se le llama "tiempo de latencia" y puede ser desde unos pocos minutos o muchos años, dependiendo de la dosis y tiempo de exposición.

Tipos de efectos de la radiación sobre los seres vivos

Los efectos de las radiaciones ionizantes sobre los seres vivos se pueden clasificar desde distintos puntos de vista:

Según el tiempo de aparición

• Precoces: Aparecen en minutos u horas después de haberse expuesto a la radiación, por ejemplo eritema cutáneo, náuseas.
• Tardíos: Aparecen meses u años después de la exposición, por ejemplo cáncer radioinducido, radiodermitis crónica, mutaciones genéticas.

Desde el punto de vista biológico

• Efectos somáticos: Sólo se manifiestan en el individuo que ha sido sometido a la exposición de radiaciones ionizantes por ejemplo el eritema.
• Efecto hereditario: No se manifiestan en el individuo que ha sido expuesto a la radiación, sino en su descendencia, ya que lesionan las células germinales del individuo expuesto, por ejemplo las mutaciones que afectan a células germinales (espermatozoides y óvulos). Vale aclarar que tales efectos solo se han verificado en insectos y ratones y no en seres humanos, por ahora.

Dependientes de la dosis

• Efecto estocástico: Son efectos absolutamente aleatorios, probabilísticos; pudiendo aparecer tras la exposición a pequeñas dosis de radiación ionizante. No necesitan una dosis umbral determinada para producirse; si bien al aumentar la dosis aumenta la probabilidad de aparición de estos efectos, que suelen ser de tipo tardío.
  Los efectos estocásticos son el cáncer radioinducido, las mutaciones genéticas y los "efectos estocásticos no cancerígenos",²​ descubiertos recientemente, por ejemplo, daños pulmonares no cancerígenos de aparición tardía.³​
• Efecto no estocástico: Se necesita una dosis umbral para producirlos, por debajo de la cual, la probabilidad de aparición de los mismos es muy baja. Suelen ser efectos precoces, por ejemplo el eritema cutáneo.

Etapas de la acción biológica de la radiación

Los efectos, de distinto orden,⁴​ de las radiaciones ionizantes sobre la materia viva son el resultado final de las interacciones físicas (ionización y excitación) de los fotones o partículas con los átomos que la componen.

Los efectos de la radiación sobre los seres vivos pasan por sucesivas etapas que se ordenan aquí según su escala de tiempo, de menor a mayor.

Etapa Física

Es una respuesta inmediata que ocurre entre billonésimas y millonésimas de segundo. En esta etapa se produce la interacción de los electrones corticales con los fotones o partículas que constituyen el haz de radiación. Los electrones secundarios originados en la interacción, excitan e ionizan a otros átomos provocando una cascada de ionizaciones. Se estima que un Gray de dosis absorbida produce 100.000 ionizaciones en un volumen de 10 micras cúbicas.

• La acción directa de la radiación es consecuencia de ionizaciones que se producen en los átomos que forman la molécula del ADN, fenómeno dominante en radiaciones con alta transferencia lineal de energía (LET) como las partículas alfa, beta y protones, que inciden directamente sobre los átomos de las moléculas.
• La acción indirecta de la radiación es la interacción del haz de radiación con otros átomos y moléculas de la célula como el agua, produciéndose radicales libres que al difundir hasta la molécula de ADN, la dañan de manera indirecta.

Etapa Química

Esta etapa es de un orden ligeramente mayor estando en una escala de entre una millonésima de segundo y un segundo. Es el proceso de la interacción de los radicales libres resultantes de la radiólisis del agua, que originan una serie de reacciones químicas con moléculas de solutos presentes en el medio irradiado y que producirán la inducción de un cierto grado de lesión biológica. Cuando las radiaciones interaccionan con la materia viva se producen fenómenos fisicoquímicos, pues la ionización y excitación suponen un incremento de energía para las moléculas, lo que compromete su estabilidad; dependiendo de la importancia de la molécula afectada, la lesión biológica será más o menos importante.

Radiólisis del agua

Los efectos biológicos derivan, en gran parte, de la acción de las radiaciones sobre el agua debida, por un lado, a la elevada presencia de las moléculas de agua en los seres vivos y por otro, al hecho de ejercer como disolvente de otras moléculas cuando tienen lugar importantes reacciones químicas. Aunque la acción de las radiaciones sobre el agua o radiólisis del agua es una suma de procesos complejos, puede simplificarse resumiéndose en dos casos:

La descomposición molecular del agua y la formación de radicales libres.

En primer lugar, la radiación incidente sobre las moléculas de agua puede ionizarlas de tal manera que deja un ion H₂O⁺ y un electrón libres. A este electrón se le llama electrón acuoso pues es muy lento ya que casi toda la energía se ha invertido en arrancarlo de la molécula. El ion H₂O⁺ es muy inestable y rápidamente se descompone en un H⁺ y en un radical OH·. El electrón acuoso puede reaccionar con otras moléculas orgánicas o con una segunda molécula de agua produciendo radicales H· e iones hidroxilo OH^-. Los radicales H· y OH· son moléculas neutras con gran reactividad química pues tienen un electrón desparejado que con muy poco esfuerzo tenderá a crear enlaces y robar así átomos a otras moléculas que en el peor de los casos podrían ser biomoléculas funcionales tales como proteínas o nucleótidos.

${\displaystyle H_{2}O+rad\rightarrow H_{2}O^{+}+e^{-}}$ ${\displaystyle H_{2}O^{+}\rightarrow H^{+}+OH^{\bullet }}$ ${\displaystyle e^{-}+H_{2}O\rightarrow H_{2}O^{-}\rightarrow H^{\bullet }+OH^{-}}$

Los iones hidroxilo y los protones libres al ser partículas con cargas opuestas no son peligrosos pues tenderán a atraerse neutralizándose y formando de nuevo agua. Pero las moléculas radicales neutras sí son peligrosas pues quedarán a la deriva por la célula hasta afectar alguna molécula de importancia biológica.⁵​

Existe también la posibilidad más directa de formar los radicales libres con la sola excitación inducida a partir de la radiación de una molécula de agua. Los fenómenos que se producen al excitarse la molécula de agua, no son bien conocidos, pero teóricamente es posible la disociación de esta en radicales H· y OH·. De una manera u otra se forman radicales que no poseen electrones apareados, lo que los hace altamente reactivos, bien como agentes oxidantes o reductores.

${\displaystyle H_{2}O+rad\rightarrow H_{2}O^{*}\rightarrow +H^{\bullet }+OH^{\bullet }}$

Los radicales se distribuyen de forma heterogénea a lo largo de la trayectoria de radiación, dependiendo de la transferencia lineal de energía de radiación. Una buena parte de ellos se pierden en reacciones neutralizadoras combinándose de la siguiente forma.

${\displaystyle H^{\bullet }+H^{\bullet }\rightarrow H_{2}}$ ${\displaystyle H^{\bullet }+OH^{\bullet }\rightarrow H_{2}O}$

Pero otros se propagan pudiendo llegar en última instancia a atacar las cadenas de ADN si estos han sido generados en el núcleo celular.

${\displaystyle H_{2}O+H^{\bullet }\rightarrow H_{2}+OH^{\bullet }}$ ${\displaystyle OH^{\bullet }+OH^{\bullet }\rightarrow H_{2}O_{2}}$

Efecto oxígeno

El oxígeno es un potente radiosensibilizante, es decir, aumenta el efecto de la irradiación. Cuando la TLE (LET en inglés) es baja, es necesario en ausencia de oxígeno (anoxia) multiplicar la dosis por un factor de 2,5 a 3 para obtener el mismo efecto que en presencia de oxígeno. Se llama OER (del inglés Oxigen Enhancement Ratio) o razón de aumento de oxígeno, al número de dosis necesaria para obtener el mismo efecto según condiciones de anoxia o de oxigenación normal. El oxígeno, al combinarse con los radicales libres, produce un aumento de la vida media de éstos y la fijación del daño radioinducido.

Moléculas donadores de H

Las moléculas donadores de H, como las que contienen grupo sulfhidrilo (-SH), pueden neutralizar los radicales libres, teniendo un papel protector, ya que se ha demostrado que el aumento o disminución en los niveles intracelulares de grupos -SH, origina cambios paralelos en la supervivencia celular. Actualmente se está probando el uso de ácido hialurónico con buenos resultados.⁶​

Etapa biológica

La etapa biológica se inicia con la activación de reacciones enzimáticas para reparar el daño producido por las radiaciones.³​
Algunas de estas lesiones serán reparadas y no influyen en la viabilidad celular y otras no serán reparadas con lo que se producirá la muerte celular en interfase, mitosis o incluso después de varias divisiones celulares tras la exposición a la radiación. Las consecuencias biológicas de la irradiación celular se manifiestan mucho tiempo después como:

1. La respuesta de los tumores a la radioterapia.
2. Los efectos secundarios agudos y tardíos asociados a la radioterapia.
3. Desarrollo de neoplasias radioinducidas a largo plazo por mutaciones en células somáticas.
4. Desarrollo, detectado solo en animales, de malformaciones genéticas en la descendencia por mutaciones en células germinales.

Principios fundamentales de radio biología

La radiobiología es el estudio de la acción biológica de las radiaciones sobre la materia, lo que impulsa el conocimiento y desarrollo de una disciplina tan importante en nuestros dias como es la Radiología y la Medicina fïsica. Conocer los mecanismos biológicos de lo que ocurre cuando el individuo se expone a radiaciones tanto ionizantes como no ionizantes, junto con avances físicos, ha impulsado el perfeccionamiento y avance de especialidades del campo de la Radiología, como son la Radioterapia, la Medicina Nuclear, la Protección Radiológica y la Medicina Física.

Poco tiempo después del descubrimiento de Roentgen, los médicos observaron que los rayos X parecían destruir células tanto normales como neoplásicas. El propio Dr. Freund, tras haber observado que esta nueva radiación había provocado la caída del pelo de uno de sus colaboradores, trató con rayos X el nevus piloso de un niño. La observación de los efectos biológicos que se desprendieron de las primeras aplicaciones empíricas de las radiaciones ionizantes y el hecho de que su utilidad clínica originara un profuso empleo de las mismas fueron los resortes que pusieron en marcha el estudio razonado de estos efectos.

El propio Becquerel, en 1901, se causó una quemadura en el vientre por llevar radium en un tubo de ensayo en el bolsillo de su chaleco, y Pierre Curie se produjo deliberadamente una reacción similar en su antebrazo. Unos días después presentó una comunicación en la Academia de Ciencias Francesas que decía:

"La piel comenzó a enrojecer en una superficie de seis centímetros cuadrados; la apariencia es la de una quemadura, pero la piel no me dolía o me dolía muy poco. Al cabo de cierto tiempo, el enrojecimiento, aunque sin extenderse, se hizo más intenso. Al vigésimo día se formaron costras, luego una llaga que cubrimos con vendajes. El cuadragésimo segundo día, la epidermis comenzó a regenerarse por los bordes hasta llegar al centro. Cincuenta y dos días después de la acción de los rayos queda aún en estado de llaga una superficie de un centímetro cuadrado, que adquiere un aspecto grisáceo, indicando una mortificación más profunda" (Eric J. Hall. Radiobiology for the radiologist. J.B. Lippincott Company, 1988).

Fue Foveau de Courmelles, que también en 1901 se produjo una quemadura por radium, quien describió las propiedades biológicas de este tipo de radiaciones como "químicas, penetrantes y destructivas". El optimismo por la consecución de radiografías y curaciones fue seguido no obstante del pesimismo, a causa de la frecuente aparición de quemaduras. Los sistemas rudimentarios de medida de dosis, basados en el cambio de color de pastillas de bario (técnica de Sabouraud y Noiré en 1904) o en métodos biológicos como la dosis eritema resultaron insuficientes. A partir de aquí las investigaciones no cesan. Estábamos en los albores de la Radiobiología.

Estudio de las Curvas de Supervivencia

Uno de los estudios clásicos sobre la biología de la radiación fue la construcción de las curvas de supervivencia. Las primeras curvas in vitro fueron realizadas por Puck y Marcus en 1956, los cuales determinaron la supervivencia de células procedentes de un cáncer de cérvix (He-La) tras exponerlas a diferentes dosis de radiación. Esta contribución generó gran expectación en el campo de la Radiobiología. Pero este entusiasmo no fue compartido por todo el mundo, pues algunos investigadores de la época mostraban escepticismo ante una técnica en la cual las células se cultivaban en unas condiciones artificiales, y lo más dificil, creer que esos experimentos pudieran traducirse en mejoras en la práctica radioterápica. Estos temores fueron elocuentemente anunciados por Spear, en 1957, en una conferencia impartida en el MacKenzie Davidson Memorial para el Instituto Británico de Radiología donde entre otras cosa dijo:

"... La respuesta de estas células in vitro a varios estímulos, incluidas las radiaciones, puede parecerse a la respuesta del tumor in vivo, como el comportamiento de Robinson Crusoe en su isla desierta comparado con el que tendría en la vida social de York en la mitad del siglo XVII ..."

Esta conferencia tuvo su contrarréplica por el Dr. David Gould, profesor de Radiología de la Universidad de Colorado; y el tiempo le dio la razón, pues cuando se realizaron los primeros ensayos in vivo los parámetros de relación dosis-respuesta resultaron ser muy similares a los realizados in vitro (Eric J. Hall. Radiobiology for the radiologist. J.B. Lippincott Company, 1988).

Fueron Whiters, McCulloch y Till quienes idearon técnicas para construir curvas de supervivencia celular utilizando diversos tejidos.

Whithers y sus colaboradores desarrollaron técnicas para el estudio del comportamiento de tejidos de piel, testículo, riñón e intestino. Till y McCulloch realizaron ensayos con cultivos de médula ósea y las primeras curvas dosis-respuesta con células de mama y tiroides fueron obtenidas por Clifton y Gould.

La técnica de diluciones fue desarrollada por Hewitt y Wilson, quienes la utilizaron para realizar la primera curva de supervivencia in vivo en 1959, utilizando células de leucemia linfocítica provenientes de un ratón enfermo.

Estudio de la Radiosensibilidad

En 1906 dos franceses, J. Bergonié y L. Tribondeau, realizaron amplios experimentos con testículos de roedores y establecieron, en función de la actividad mitótica y la diferenciación celular, las leyes de radiosensibilidad. En 1925, Ancel y Vitemberg modificaron la ley anterior.

Los primeros intentos de estudiar la sincronización del ciclo celular para establecer la respuesta a la radiación fueron realizados por Terasima y Tolmach que describieron la técnica de "cosecha mitótica". Estudios posteriores para ver la sincronización celular tanto en cultivos como en tejidos fueron realizados mediante la incorporación de una droga. La más ampliamente usada ha sido la hidroxiurea.

Efecto Oxígeno

Las primeras observaciones sobre el llamado "Efecto Oxígeno" fueron realizadas en 1912 por Swartz en Alemania, quien observó que la reacción que se producía en su antebrazo tras ponerlo en contacto con un aplicador de radium se reducía si presionaba con fuerza el aplicador contra su antebrazo. Él atribuyó esta disminución de la reacción a la interrupción de flujo sanguíneo. En 1921 Holthunsen observó que los huevos de Ascaris eran relativamente resistentes a la radiación en ausencia de oxígeno, una observación erróneamente atribuída a la ausencia de divisiones celulares bajo esas condiciones. La correlación entre radiosensibilidad y presencia de oxígeno en el medio fue hecha por Petri en 1923 tras el estudio de los efectos de la radiación sobre semillas vegetales. En Inglaterra, en los años 30, Mottram estudió el efecto oxígeno con detalle, basando sus investigaciones en un trabajo de Crabtree y Cramer acerca de cortes tumorales irradiados en presencia y ausencia de oxígeno. Las investigaciones de Mottram culminaron con las investigaciones de sus colegas Gray y Read que crearon una medida cuantitativa del efecto oxígeno usando como test biológico la inhibición del crecimiento la raiz de la judia Vicia faba.

Fueron Thomlinson y Gray en 1955 quienes, al poner de manifiesto la presencia de células hipóxicas en muestras de carcinoma bronquial y la capacidad de difusión del oxígeno a través del espesor del tumor, desencadenaron un tremendo interés en los radioterapeutas, siendo estas observaciones acerca del poder del oxígeno en la muerte celular por radiaciones las que dominaron el movimiento investigador de los radiobiólogos y radioterapeutas de finales de los años 50 y principios de los 60.

Radiosensibilizadores

Tras haber descubierto la importancia como radiosensibilizador del oxígeno, las investigaciones se centran en buscar la manera de aumentar la oxigenación de los tejidos. Adams y colaboradores, a principios de los 60, comenzaron una serie de investigaciones en busca de sustancias o componentes que fueran análogos en cuanto a su función radiosensibilizante al oxígeno. Las investigaciones condujeron a la búsqueda de drogas o sustancias que en su estructura química tuvieran asociada afinidad electrónica. Esto condujo al descubrimiento en 1973 del metronidazol, que venía usándose como medicamento contra la tricomoniasis. Urtason y colaboradores publicaron en 1976 un ensayo con metronidazol y radioterapia en el glioblastoma multiforme, obteniendo supervivencias medias algo superiores a las del grupo control, aunque a medio plazo los resultados fueron equiparables a los de otros autores que no administraban este radiosensibilizante.

El misonidazol fue ensayado posteriormente por tener mayor afinidad electrónica que el metronidazol. A principios de los 80 se desarrollaron compuestos análogos al misonidazol pero menos neurotóxicos. Ensayos posteriores, tanto de un grupo multicéntrico europeo como de otro americano (RTOG), sintetizan tres compuestos prometedores: SR- 2508, Ro-03-8799, RSU-1069. En los últimos años, otra vía de investigación es el estudio de la presencia de células hipóxicas en distintas localizaciones a partir del misonidazol marcado con tritio (H3).

Se conocen otros compuestos además de los sensibilizadores de células hipóxicas que actúan sobre las células bien oxigenadas y despiertan gran interés. Entre los más representativos están las pirimidinas halogenadas. Los primeros ensayos clínicos se iniciaron en los años 60-70, dirigidos por Bagshaw quien inyectó la BrUdR a pacientes afectos de cáncer de cabeza y cuello. Debido a las lesiones producidas en los tejidos sanos, se interrumpieron los ensayos clínicos y actualmente sólo se administra en pacientes muy concretos.

Hipertermia

Se pensó ya en utilizar el calor en los tumores malignos en 1866, cuando un médico alemán, Bush, publicó la regresión de un sarcoma facial al sufrir el paciente un proceso febril. Este caso y otros similares llevaron a pensar al cirujano americano W.B. Coley que la bacteria causante de la erisipela podría ser un arma eficaz contra el cáncer. Los trabajos de Coley condujeron a otros investigadores a seguir utilizando la hipertermia en tumores y animales experimentales. En 1898 Westermark, un ginecólogo sueco, publicó la regresión de un determinado número de cánceres de cérvix tras haberlos sometido a hipertermia local. Desde entonces se han intentado diversos ensayos clínicos en los que se utiliza la hipertermia, utilizada como radiosensibilizante, asociada a la Radioterapia. A pesar de las series publicadas por Overgaard (1981), Arcangeli (1983), Scott (1984), el papel de la hipertermia en el tratamiento del cáncer se encuentra actualmente a la espera de la publicación de nuevos ensayos clínicos controlados.

Radioprotectores

En 1948 Patt descubrió que la cisteína podía proteger al ratón de los efectos de una irradiación total, siempre y cuando la droga se hubiera inyectado o ingerido en grandes cantidades antes de la exposición a la radiación. Aproximadamente al mismo tiempo, en Europa y de forma independiente, Bacq y sus colaboradores descubrieron que la cisteamina podía tambien proteger animales de la irradiación total. Estos descubrimientos despertaron el interés de la Armada americana que tenía muy presente los desastres provocados en Hiroshima y Nagasaki. Como consecuencia, en el Walter Reed Army Hospital de Washington comenzaron una ardua investigación, llegando a sintetizar cerca de 2.000 sustancias con el único fin de encontrar el radioprotector perfecto. El WR2721 es quizás el compuesto más efectivo de los creados por el Walter Reed Hospital (Petschen Verdaguer. Discurso de la Real Academia de Medicina de Valencia. Noviembre, 1995).

Muchos de los estudios actuales se centran en la inhibición de sustancias en sí mismas radioptrotectoras, como el glutation, por lo que es posible que se anuncien en el futuro algunos avances en este campo.

Es la investigación de los efectos biológicos de las radiaciones no ionizantes donde se abre una nueva puerta en el campo de la Radiobiología. En los últimos años se ha producido un aumento sin precedentes, por su número y diversidad, de las fuentes de campos eléctricos y magnéticos (CEM) utilizadas con fines personales, industriales y comerciales. Las investigaciones relativas al efecto de este tipo de radiaciones y sus efectos sobre los sistemas biológicos no cesan desde hace 30 años y es en este terreno de investigación donde se abren nuevas e interesantes incógnitas que necesitan de la investigación conjunta de disciplinas propias del área de la Radiología, como son la Radiobiología, la Medicina Física, la Protección Radiológica y por supuesto, la Física.

Biología Humana

Biología humana

Es la denominación de un campo de estudio interdisciplinar principalmente incluido dentro de la biología y por tanto de las ciencias naturales, aunque dada su implicación con el ser humano como objeto también puede enumerarse entre las ciencias humanas o ciencias sociales.

Se relaciona con la antropología biológica, la nutrición y la medicina. Está estrechamente relacionado con la biología de los primates, así con un gran número de otras disciplinas.

Un departamento universitario con el nombre de human biology major existe desde 1970 en la Universidad Stanford.

La biología humana incluye el estudio de la variación genética entre las poblaciones humanas del presente y el pasado; la variación biológica relacionada con el clima y otros elementos del medio ambiente; los determinantes de riesgo de enfermedades degenerativas y enfermedades infecciosas en las poblaciones humanas (epidemiología); el término "desarrollo humano" entendido desde una perspectiva biológica; la biodemografía, etc.

No existen límites precisos para esta ciencia, y su distinción con la investigación médica convencional consiste en su enfoque especial en la perspectiva de la salud a nivel poblacional e internacional, así como en su relación con la evolución humana, el concepto de adaptación y la genética de poblaciones en vez de la diagnosis individual.

Interacción de rayos X con la materia

Cuando las partículas interaccionan con la materia producen una serie de efectos que son función del tipo de partícula (masa y carga), de su energía y del medio con el que interacciona (en lo referente a componentes, densidad, estado físico, etc.). Las partículas cargadas pierden su energía al interaccionar con la materia fundamentalmente por colisiones coulombianas, esto es, colisiones debidas a la interacción de las cargas de las partículas incidentes con las cargas de los electrones y protones de los átomos. Fundamentalmente, estas colisiones se producen a través de tres tipos de interacciones: a) Colisión elástica: la partícula choca con los átomos del medio, desviándose de su trayectoria y cediendo una cierta cantidad de energía en forma de energía cinética. No se produce alteración atómica ni nuclear en el medio. e- e- Colisión elástica b) Colisión inelástica: la partícula interacciona con los electrones atómicos transfiriendo a estas pequeñas cantidades de energía. La energía transferida puede provocar que el electrón atómico escape de la atracción del núcleo produciendo la ionización del átomo, o que el electrón atómico pase a un estado menos ligado produciéndose en este caso la excitación del átomo.

 Cualquier emisor de ondas electromagnéticas (por ejemplo una antena de una emisora de radio) supone un movimiento no uniforme, o sea con aceleración, de cargas eléctricas. La intensidad de la radiación de frenado (número de fotones) es mucho mayor para partículas de masa pequeña como electrones. Para partículas pesadas es despreciable. Asimismo, cuanto mayor sea el número atómico del material en el que interaccionan las partículas cargadas, la intensidad de la radiación de frenado será mayor. Por ello, si lo que queremos es obtener radiación de frenado significativa debemos hacer impactar un haz de electrones a una energía cinética adecuada contra un material de número atómico alto, por ejemplo, el Wolframio (Z= 74). Este es el fundamento de los equipos de rayos X.

Poder de frenado y alcance El poder de frenado S(E) se define en un medio para una partícula determinada a una determinada energía como: dE dx S(E) = - dE dx siendo dE la pérdida de energía que experimenta la partícula de energía E al recorrer una distancia dx en el medio. El poder de frenado representa, por tanto, la pérdida de energía por la partícula en la unidad de recorrido. Las unidades del poder de frenado son [E]/[L], por ejemplo MeV/cm. Sin embargo, para poder tabular el poder de frenado en función de la energía y tipo de partícula en un determinado medio (Z), se utiliza un artificio que evita la dependencia con la densidad (pues de otra manera necesitaríamos tabular para cada densidad de un mismo Z). Este artificio supone hablar del poder de frenado másico, es decir, de la pérdida de energía por unidad de espesor másico (espesor másico = espesor geométrico x densidad del medio, que se suele expresar en g/cm2 ). Así, es habitual encontrar el poder de frenado másico expresado en (MeV cm2 /g).  

Los fotones tienen un alto poder de penetración al no tener carga ni masa. Desde un punto de vista macroscópico, cuando un haz de fotones atraviesa un material se reduce el número de fotones (o cantidad de energía). Desde un punto de vista microscópico veremos los procesos elementales de interacción de los fotones con los átomos y sus distintas probabilidades en función del número atómico y de la energía.

  

Norma 229 Seguridad Radiológica

SECRETARIA DE SALUD NORMA Oficial Mexicana NOM-229-SSA1-2002, Salud ambiental. Requisitos técnicos para las instalaciones, responsabilidades sanitarias, especificaciones técnicas para los equipos y protección radiológica en establecimientos de diagnóstico médico con rayos X.

 Esta Norma Oficial Mexicana establece los criterios de diseño, construcción y conservación de las instalaciones fijas y móviles, los requisitos técnicos para la adquisición y vigilancia del funcionamiento de los equipos de diagnóstico médico con rayos X, los requisitos sanitarios, criterios y requisitos de protección radiológica que deben cumplir los Titulares, Responsables, Asesores Especializados en Seguridad Radiológica en establecimientos para diagnóstico médico que utilicen equipos generadores de radiación ionizante (rayos X) para su aplicación en seres humanos, con el fin de garantizar la protección a pacientes, personal ocupacionalmente expuesto y público en general. 1.2 Esta Norma Oficial Mexicana es de observancia obligatoria en el Territorio Nacional para todos los propietarios, Titulares, Responsables, Asesores Especializados en Seguridad Radiológica, equipos de rayos X y establecimientos para diagnóstico médico que utilicen equipos generadores de radiación ionizante (rayos X) en unidades fijas o móviles para su aplicación en seres humanos, quedando incluidos los estudios panorámicos dentales y excluidas las aplicaciones odontológicas convencionales y densitometría ósea.

 Manual de protección y seguridad radiológica.- Documento cuyo objetivo es que todas las acciones que involucren fuentes de radiación ionizante, se ejecuten cumpliendo con normas y procedimientos de protección radiológica adecuados, para reducir las exposiciones ocupacionales y del público a valores tan bajos como razonablemente pueda lograrse, tomando en cuenta factores económicos y sociales. Debe contener los procedimientos de protección y seguridad radiológica aplicables a las actividades que se realicen en el establecimiento.

Magnitudes y unidades de radiación

La dosis absorbida es la energía absorbida por unidad de masa en un determinado punto. La unidad es el julio por kilogramo (J kg^-1) y se le da la denominación especial de gray (Gy). Se puede encontrar una descripción más detallada en el Informe 74 de la ICRU y en la publicación nº 457 de la Colección de informes técnicos del OIEA.

La dosis a un órgano es una magnitud relacionada con la probabilidad de producir efectos estocásticos (principalmente la inducción de cáncer), y está definida en la Publicación 60 de la ICRP como el promedio de la dosis absorbida en un organo, es decir, el cociente entre la energía total impartida a un órgano y la masa total de dicho órgano. La unidad es el julio por kilogramo (J kg^-1) y recibe el nombre especial de gray (Gy).

La dosis equivalente a un órgano o tejido es la dosis al órgano corregida por un factor de ponderación del tipo de radiación que tiene en cuenta la eficacia biológica relativa de la radiación incidente para producir efectos estocásticos. Este factor de corrección es numéricamente 1 para rayos X. La unidad es el julio por kilogramo (J kg ^-1) y se le da el nombre especial de sievert (Sv).

La dosis efectiva es una magnitud definida en la Publicación 60 de la ICRP como la suma ponderada de las dosis equivalentes a todos los tejidos y órganos pertinentes “con el fin de indicar la combinación de diferentes dosis en diferentes tejidos de manera que sea posible la correlación con el total de los efectos estocásticos ". Esto es, por tanto, aplicable aunque la distribución de la dosis absorbida por el cuerpo humano no sea homogénea. La unidad es el julio por kilogramo (J kg -1 ) y se le da el nombre especial de sievert (Sv).

La dosis efectiva debe utilizarse con precaución en el caso de os pacientes, tal como se indica en el Informe 2000 del UNSCEAR a la ONU: "la dosis efectiva no debe utilizarse directamente para realizar estimaciones del daño producido por exposiciones médicas, ... aplicando coeficientes de probabilidad nominal de mortalidad. Tales evaluaciones serían inapropiadas y no tendrían utilidad, teniendo en cuenta las incertidumbres debidas a las posibles diferencias demográficas (en términos de estado de salud, edad y sexo) entre una población de pacientes en particular y la población general a la cual se refieren los coeficientes de riesgo de la ICRP ... la dosis efectiva en términos generales puede subestimar el daño por exposiciones diagnósticas a pacientes jóvenes en un factor de 2 y, por el contrario, podría sobreestimar en daño a los pacientes de edad avanzada en un factor 5 por lo menos. ... A pesar de la advertencia anterior ... se resume el estado de la práctica de radiodiagnóstico … principalmente en términos de dosis efectiva a los individuos expuestos ... y de dosis efectiva colectiva a las poblaciones expuestas, considerando el número de exploraciones …”

Por tanto, se puede, utilizar la dosis efectiva e incluso la dosis efectiva colectiva para exposiciones con fines diagnósticos, siempre y cuando esto se haga sólo con fines comparativos y para poblaciones de pacientes iguales o similares, siendo necesarias consideraciones adicionales o correcciones significativas si tratamos de utilizarla para comparar con otras poblaciones.

El kerma en aire es la suma de la energía cinética de todas las partículas cargadas liberadas por unidad de masa. En el pasado los resultados de las mediciones se han expresado en términos de dosis absorbida en aire en una serie de publicaciones. Sin embargo publicaciones más recientes y el Código de práctica del OIEA indican que hay dificultades experimentales para determinar la dosis en aire, especialmente en la proximidad de una interfaz entre dos medios distintos, y que, en realidad, lo que indican los equipos de dosimetría no es la energía de la radiación absorbida por el aire, sino la energía transferida por la radiación a las partículas cargadas resultantes de la ionización. Por estas razones, el Código de práctica del OIEA y el informe 74 de la ICRU recomiendan utilizar el kerma en aire en lugar de la dosis absorbida en aire. La unidad es el julio por kilogramo (J kg^-1) y su nombre especial es el gray (Gy)

Esta corrección se aplica a las magnitudes determinadas el aire, como el kerma en aire en la superficie de entrada (en lugar de la dosis en aire en la superficie de entrada), el índice de kerma en aire para tomografía computarizada (en lugar del índice de dosis de tomografía computarizada), el producto kerma-área (en vez del producto dosis-área) y el producto del kerma-área por la longitud (en lugar de la dosis-área por la longitud).

La corrección anterior sólo se refiere al aire. En cuanto a los tejidos, es correcto estimar la dosis absorbida en piel, siempre que se aplique el coeficiente de corrección necesario para calcular la dosis absorbida por el tejido a partir del kerma en aire.